Глава X Контроль сварных и паяных соединений

1. ДЕФЕКТЫ В СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры (рис. 5.55, а - г), к внутренним -скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. (рис. 5.55, д - ж). В пая­ных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, не­полное заполнение шва припоем; внут­ренними - поры, включения флюса, тре­щины и др.

Качество сварных и паяных соедине­ний обеспечивают предварительным кон­тролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных или паяных соединений. В зависимости от нарушения целостности сварного соеди­нения при контроле различают разру­шающие и неразрушающие методы кон­троля.

d йШ Ш

а)

б)

_пй

в) г) ж)

Рис. 5.55. Дефекты в сварных соединениях

2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

При предварительном контроле основ­ного и сварочных материалов устанавли­вают, удовлетворяют ли сертификатные данные в документах заводов-поставщиков требованиям, предъявляемым к материа­лам в соответствии с назначением и ответ­ственностью сварных узлов и конструк­ций. Осматривают поверхности основного материала, сварочной проволоки и покры­тий электродов в целях обнаружения внешних дефектов. Перед сборкой и свар­кой заготовок проверяют, соответствуют ли их форма и габаритные размеры уста­новленным, а также контролируют каче­ство подготовки кромок и свариваемых поверхностей. При изготовлении ответст­венных конструкций сваривают контроль­ные образцы. Из них вырезают образцы для механических испытаний. По резуль­татам испытаний оценивают качество ос­новного и сварочных материалов, а также квалификацию сварщиков, допущенных к сварке данных конструкций.

При текущем контроле проверяют со­блюдение сварщиками установленных параметров режима сварки и исправность работы сварочного оборудования. Осмат­ривают сварные швы для выявления внешних дефектов и замеряют их геомет­рические размеры. Замеченные отклоне­ния устраняют непосредственно в процес­се изготовления конструкции.

Готовые сварные и паяные соединения в зависимости от назначения и ответст­венности конструкции подвергают прие­мочному контролю: внешнему осмотру для выявления поверхностных дефектов и обмеру сварных швов; испытаниям на плотность, магнитному контролю, контро­лю рентгеновским и гамма-излучением, ультразвуком для выявления внутренних дефектов.

286

СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

На плотность испытывают емкости для хранения жидкостей, сосуды и трубо­проводы, работающие при избыточном давлении, путем гидравлического и пнев­матического нагружений, с помощью те-чеискателей и керосином.

При гидравлическом испытании емко­сти наполняют водой, а в сосудах и трубо­проводах создают избыточное давление жидкости, превышающее в 1,5 ... 2 раза рабочее давление. В таком состоянии из­делие выдерживают в течение 5 ... 10 мин. Швы осматривают в целях обнаружения течи, капель и отпотеваний.

При пневматическом испытании в со­суды нагнетают сжатый воздух под давле­нием, которое на 0,01 ... 0,02 МПа пре­вышает атмосферное. Соединение смачи­вают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности в швах опре­деляют по мыльным или воздушным пу­зырькам.

При испытании с помощью течеиска-телей внутри сосуда создают вакуум, а снаружи швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий проникает в сосуд, откуда отсасывается в течеискатель со специальной аппаратурой для его обнаружения.

При испытании керосином швы емко­сти с одной стороны смазывают кероси­ном, а с другой - мелом. При наличии не­плотности на поверхности шва, окрашен-

ного мелом, появляются темные пятна керосина. Благодаря высокой проникаю­щей способности керосина можно обна­ружить поры диаметром в несколько мик­рометров.

Магнитный контроль основан на на­магничивании сварных или паяных соеди­нений и обнаружении полей магнитного рассеяния на дефектных участках. Изде­лие намагничивают, замыкая им магнито-провод электромагнита или помещая его внутрь соленоида. На поверхность соеди­нения наносят порошок железной окалины или его масляную суспензию. Изделие слегка обстукивают для облегчения под­вижности частиц порошка. По скоплению порошка обнаруживают дефекты, зале­гающие на глубине до 6 мм.

Рентгеновский контроль основан на различном поглощении рентгеновского излучения участками металла с дефектами и без них. Сварные соединения просвечи­вают с помощью специальных рентгенов­ских аппаратов. С одной стороны шва 3 на некотором расстоянии от него помещают рентгеновскую трубку 1, с другой (проти­воположной) стороны к нему плотно при­жимают кассету 4 с рентгеновской плен­кой (рис. 5.56, а). Рентгеновское излуче­ние 2, проходя через сварное соединение, облучает пленку. Для сокращения экспо­зиции просвечивания в кассету с пленкой закладывают усиливающие экраны. После

Рис. 5.56. Методы контроля сварных соединений:

а - рентгеновский; 6 - гамма-излученнем; в - ультразвуковой

КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

287

проявления пленки на ней фиксируют участки повышенного потемнения, кото­рые соответствуют дефектным местам в сварном соединении. Вид и размер дефек­тов определяют сравнением пленки с эта­лонными снимками.

Применяемые в промышленности рент­геновские аппараты позволяют просвечи­вать сварные соединения из стали толщи­ной 10 ... 200 мм, алюминия до 300 мм, меди до 25 мм. При этом фиксируют де­фекты, размеры которых составляют 2 % от толщины металла.

При контроле сварных соединений гамма-излучением источником излучения служат радиоактивные изотопы кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ампулу с радиоактивным изотопом 5 помещают в свинцовый контейнер 6 (рис. 5.56, б). Тех­ника просвечивания сварных соединений 8 гамма-излучением 7 подобна технике рентгеновского контроля. Этим способом выявляют аналогичные внутренние дефек­ты по потемнению участков пленки 9, по­мещенной в кассете 10. Контроль гамма-излучением по сравнению с рентгенов­ским имеет ряд преимуществ. Благодаря портативности аппаратуры его можно применять в любых условиях (в цехах, по­левых условиях, на монтаже и т.п.). Кроме того, контроль гамма-излучением - менее дорогостоящий способ. Недостатком его является низкая чувствительность при про­свечивании малых толщин (до 50 мм). На больших толщинах чувствительность та­кая же, как у рентгеновского метода.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн отра­жаться от поверхности раздела двух сред. С помощью пьезометрического щупа 12 ультразвукового дефектоскопа 13, поме-

щаемого на поверхность сварного или паяного соединения, в металл И посылают ультразвуковые колебания (рис. 5.56, в). Ультразвук вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности ме­талла. При встрече с поверхностью дефек­та возникает отраженная ультразвуковая волна. В перерывах между импульсами щуп служит приемником отраженного от дефекта ультразвука. Дефект в соедине­нии в виде пика 14 фиксируется на экране осциллографа. Промышленные ультразву­ковые дефектоскопы позволяют обнаружи­вать дефекты на глубине 1 ... 250 мм. При этом можно выявлять дефекты с мини­мальной площадью (1 ... 2 мм²). С помо­щью ультразвукового метода можно вы­явить наличие дефекта и место его распо­ложения.

В ряде случаев, например, при контро­ле крупногабаритных изделий и изделий большой протяженности (трубопроводов), успешно применяется сочетание методов акустической эмиссии и ультразвукового. С помощью акустической эмиссии с высо­кой точностью определяется местораспо­ложение дефекта, а ультразвуковым мето­дом - параметры дефекта.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие типы дефектов могут образовы­ваться при сварке и пайке?

2. Каким видам контроля подвергают мате­риалы, оборудование и сварные изделия в про­цессе изготовления?

3. Какие методы контроля применяют при испытаниях сварных соединений на плотность и их сущность?

4. Какие методы неразрушающего контроля применяют для выявления внутренних дефек­тов в сварных соединениях и их сущность?

288

СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО